ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE C U RIE - S К ŁODOWSK A LUBLIN-POLONIA
VOL. XXXVI/XXXVII, 1 SECTIO AAA 1981/1982
Instytut Fizyki UMCS
Dyrektor : Prof. dr hab. Bogdan Adamczyk
Bogdan ADAMCZYK
Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów w lubelskim ośrodku fizyki
Исследование спектрометрии масс и электромагнитной сепарации изотопов в Люблинском физическом центре
Mass Spectrometry and Electromagnetic Isotopes Separation in the Lublin Physical Centre
Pamięci Profesora Włodzimierza Żuka
Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów, a także pokrewna tej dziedzinie implantacja jonów są ważną, uznaną i szybko rozwijającą się gałęzią badań fizycznych, zarówno pod względem czysto poznawczym, jak i aplikacyjnym. W dalszym ciągu swojego artykułu tę dziedzinę badań będę krótko nazywał spektrometią mas.
Podstawowymi elementami każdego spektrometru mas, separatora izotopów czy też implantatora są: źródło jonów, układ analizujący i detektor jonów, albo tarcza zbierająca rozdzielone izotopy, bądź też próbka poddawana implantacji (rye. 1).
Rozwój spektrometrii mas zależy od postępu takich dziedzin jak technologia wysokiej próżni, optyka elektronowa i jonowa, technika komputerowa i szereg innych. Z usług spektrometrii mas korzystają: fizyka jądrowa, fizyka atomowa i molekularna, fizyka plaz
my, chemia, geologia, biologia i medycyna, fizyka ciała stałego, technologia metali i inne.
Na ryc. 2 przedstawione są tylko te dyscypliny, którym służy lubelski ośrodek spektro
metrii mas.
W Polsce badania w tej dziedzinie zainicjował prof. Włodzimierz Żuk, budując w r. 1948 pierwszy w kraju spektrometr mas [1]. W r. 1956 ukazuje się Jego monografia Spektrometria masowa [2]. W r. 1963 wraz ze swoimi współpracownikami, mgr. Dariu
szem Mączką i mgr. Józefem Pomorskim, Profesor uruchamia pierwszy w Polsce elektro
magnetyczny separator izotopów. W r. 1974 przy współudziale Instytutu Fizyki PAN, Instytutu Badań Jądrowych oraz Instytutu Technologii Elektronowej organizuje w Lub-
2 Bogdan Adamczyk
Rye. 1. Podstawowe elementy i zasada działania każdego spektrometru mas, elektromagnetycznego separatora izo
topów, implantatora jonów
Ryc. 2. Interdyscyplinarna rola spektrometrii mas
linie międzynarodową konferencję na temat implantacji jonów. W r. 1980 ukazuje się pod redakcją Profesora monografia zatytułowana Spektrometria mas i elektromagnetycz
na separacja izotopów [3]. Autorami monografii są prof. W. Żuk i czternastu Jego współ
pracowników. Wieloletnią aktywną i twórczą działalnością prof. W. Żuk w pełni zasłużył na miano ojca polskiej spektrometrii mas.
Profesor W. Żuk był inicjatorem budowy dwóch nowych gmachów Instytutu Fizyki (ryc. 6). Jako fizyk doświadczalnik doceniał rolę warsztatów. Przez dłuższy okres, jako asystent Profeśora, miałem w zakresie swych obowiązków opiekę nad warsztatami.
Pracowali w nich i pracują doskonali fachowcy: Tadeusz Lewandowski, Zygmunt Mali
nowski, Stanisław Bronisz, Tadeusz Kopyść, Stanisław Sabbo, Jerzy Siewielec, Stanisław
Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów w lubelskim ośrodku fizyki 3
Żydek, Marian Burdzicki, Adam Wąsik, Stanisław Stępniewski i Jan Sugier (ryc. 7,8, 9).
Spektrometria mas jest jednym z kilku kierunków badań uprawianych w naszym Insty
tucie. Skupia jednak aż 1/3 spośród 70 zatrudnionych w nim nauczycieli akademickich;
angażuje również największą liczbę pracowników pionu inżynieryjno-technicznego. Bada
nia z zakresu spektrometrii mas dominują zdecydowanie pod względem wartości zaanga
żowanego sprzętu oraz wartości umów zawieranych przez Instytut ze zleceniodawcami.
Z zakresu spektrometrii mas przeprowadzono w Instytucie 15 przewodów doktorskich;
10 doktoratów wykonanych zostało pod kierunkiem prof. W. Żuka.
W Instytucie Fizyki UMCS działalność naukowa i dydaktyczna prowadzona jest w pięciu zakładach, a problematyka spektrometrii mas w trzech: Zakładzie Fizyki Jądro
wej kierowanym do niedawna przez prof. W. Żuka, a obecnie przez doc. Tomasza Goworka, w Zakładzie Fizyki Doświadczalnej kierowanym przez prof. Mieczysława Subotowicza i w Zakładzie Fizyki Stosowanej kierowanym przez autora tego artykułu. Spektrometrii mas są u nas poświęcone niektóre wykłady specjalistyczne i monograficzne, a także ćwi
czenia w pracowniach specjalistycznych. Problematyce tej jest też poświęcona znaczna część prac magisterskich, doktorskich i habilitacyjnych.
ZAKŁAD FIZYKI JĄDROWEJ [4-65]
W pierwszym spektrometrze mas skonstruowanym przez prof. W. Żuka odchylenie wiązki wynosiło 60° (ryc. 10). Drugi spektrometr mas (ryc. 11), z odchyleniem wiązki jonów o 90°, zbudowany został przez prof. W. Żuka i Jego magistrantów: Longina Gła- dyszewskiego, Bożenę Szutowicz i Janusza Zinkiewicza. Z biegiem lat spektrometr ten był modernizowany i obecnie służy dr. L. Gładyszewskiemu jako jedno ze stanowisk do badań zjawisk jonizacyjnych na powierzchni metali w wysokich temperaturach. Na uwagę zasługują tu prace nad wyznaczaniem potencjału jonizacji dla kilku złożonych molekuł organicznych. W niektórych z tych badań uczestniczył również dr Abdallah Yousseff z Kairu oraz mgr Leszek Głusiec. W grupie tej badano również efekt wyróżnienia izoto
powego w przypadku parowania i jonizacji litu. Nowa problematyka, którą zajmuje się dr Gładyszewski, to badania fluktuacji termoemisji jonowej w celu uzyskania informaq’i o dyfuzji powierzchniowej.
W r. 1968 po zakupieniu spektrometru MI-1305 (ryc. 12) badania składu izotopowego pierwiastków objęły siarkę, węgiel, tlen i azot. Problematyką tą zajmują się: dr Stanisław Hałas, dr Janina Szaran, mgr Jerzy Lis, mgr Andrzej TrembacŁ-owski, mgr Grażyna Skrzetuska-Matusiewicz oraz mgr Wojciech Wołącewicz. Prace w tej grupie prowadzone są w trzech kierunkach: 1. Udoskonalanie metod badawczych spektrometrii oraz prepara
tyki chemicznej próbek do badań izotopowych. 2. Badania nad wyróżnieniem izotopo
wym siarki i węgla w układach gaz—roztwór. 3. Badania składu izotopowego siarki, węgla, tlenu i azotu w przyrodzie dla celów poznawczych, geologicznych i hydrogeo
logicznych.
Badaniom poddawane są złoża siarki, wody źródlane, opady atmosferyczne, ropa naftowa i gaz ziemny. Prace te pozwoliły na dokonanie dokumentacji geologicznej i geo
chemicznej złóż siarki rodzimej i złóż roponośnych. Przyczyniły się również do wyjaś-
4 Bogdan Adamczyk
nienia genezy tych złóż, co ma istotne znaczenie przy poszukiwaniu ropy naftowej i gazu ziemnego w Роксе.
W ramach tej problematyki prowadzona jest współpraca z takimi ośrodkami, jak Kombinat Geologiczny Południe - Oddział w Krakowie, Instytut Górnictwa Naftowego i Gazownictwa w Krakowie, Instytut Geologiczny w Warszawie czy Instytut Hydrogeo
logii PAN w Warszawie, a za granicą: Zentralinstitut für Isotopen und Strahlenforschung w Lipsku, Instytut Geochemii i Chemii Analitycznej Akademii Nauk w Moskwie, University of Calgary i szereg innych.
Niedawno dr Stanisław Hałas zakończył roczny staż naukowy w Uniwersytecie w Calgary, gdzie prowadził badania w zakresie metodyki precyzyjnej analizy izotopowej pierwiastków lekkich. Niezaprzeczalnym sukcesem tych badań było osiągnięcie bardzo wysokiej precyzji pomiarów stosunków 13C/12C i ^/æS nanomolowych ilości próbek CO2 i SO2 przy zastosowaniu oryginalnej, opracowanej w naszym instytucie przez dr. S. Hałasa, metody tłoka gazowego. Metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku analizy gazów kondensowalnych, ulegających silnemu rozpadowi w źródle jonów.
Badania izotopowe rubidu, strontu i ołowiu zawartych w skałach pozwoliły na wyz
naczenie wieku bezwzględnego niektórych pokładów geologicznych. Badania te prowadzi dr Janusz Zinkiewicz przy użyciu spektrometru mas MI-1201 zakupionego w Związku Radzieckim w r. 1972 (ryc. 13). Na przykład wyznaczając zawartość izotopów strontu 86 i 87 oraz rubidu 87 w granitach strzegomskich, określił ich wiek na (288,7±10)106 lat.
Warto wspomnieć, że z problematyką tą dr J. Zinkiewicz zapoznał się w Laboratorium Geo-Izotopowym w Amsterdamie, gdzie przebywał na rocznym stażu naukowym i z któ
rym nadal współpracuje.
Jak już wspomniałem, pierwszy separator izotopów uruchomiony został w r. 1963.
Budowa trwała 3 lata (ryc. 14).
Podjęcie w Lublinie problematyki elektromagnetycznej separacji izotopów wiązało się z prowadzonymi równolegle pracami z zakresu spektroskopii jądrowej. W połowie latsześć- dziesiątych zastosowania metody separacji izotopów rozszerzone zostały na badanie oddzia
ływania ciężkich jonów o średnich energiach z tarczami metalowymi poli- i monokrysta- licznymi, a w latach późniejszych - na implantację jonów do półprzewodników. Doktor D. Mączka, mgr J. Pomorski oraz dr Andrzej Latuszyński uczestniczyli w budowie separa
tora w Z1BJ w Dubnej, później zaś w badaniach nad techniką separacji krótkożyciowych izotopów w układach off- i on-line. Rezultatem tych badań było m. in. opracowanie oryginalnej metody separacji izotopów pierwiastków o niewielkim potencjale jonizacji, której wykorzystanie umożliwiło zidentyfikowanie kilku nowych izotopów z obszaru ziem rzadkich: l32Pr, 148Dy, 157Tm, 158tl61Yb.
W pracowni pomiarów poimplantacyjnych(ryc. 15) badania prowadzą: dr Juliusz Sielan
ko. dr Marek Sowa, dr Danuta Jaworska i mgr Witold Szyszko. Badania dotyczą dyfuzji domieszek z warstw implantowanych półprzewodników i wpływu defektów radiacyjnych na przebieg dyfuzji. W pracowni tej prowadzone są też badania własności elektrycznych implantowanych warstw (dr Mikołaj Kisielewicz i mgr Marta Zielińska-Szot). Pracownia ta zajmuje się również zjawiskiem rozpylenia jonowego i jego zastosowaniem w badaniach poimpiimtacyjnych. Na ryc. 12 widoczne jest urządzenie, tzw. sputron, do usuwania cien
kich warstw z powierzchni badanych próbek metodą trawienia jonowego przez rozpylanie.
Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów w lubelskim ośrodku fizyki 5
Czynnikiem rozpylającym jest tu wiązka jonów gazów szlachetnych, przeważnie argonu.
Konstruktorami dwóch wersji sputronów są dr J. Sielanko oraz dr M. Sowa.
W r. 1979 w Zakładzie kierowanym przez prof. Żuka uruchomiony został implantator na energię jonów do 330 keV (ryc. 16). Implantator ten został zbudowany w Instytucie Badań Jądrowych, a sfinansowany przez naszych zleceniodawców, głównie przez Instytut Technologii Elektronowej Centrum Naukowo-Produkcyjnego Półprzewodników w War
szawie oraz, częściowo, przez Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Warszawskie
go jako koordynatora problemu międzyresortowego pod nazwą „Oddziaływanie promie
niowania z materią”. Za pomocą tego implantatora realizowany jest również problem węzłowy „Kosmos” koordynowany przez Instytut Fizyki PAN.
ZAKŁAD FIZYKI DOŚWIADCZALNEJ [66-68]
W roku 1976 prof. Mieczysław Subotowicz wraz ze swoimi współpracownikami dr Krzysztofem Paprockim, dt Mieczysławem Jałochowskim oraz dr Pawłem Mikołajcza
kiem uruchomili implantator jonów o energii do 200 keV (ryc. 17). Budowa tego urzą- dzienia trwała również około 3 lat, a jego współtwórcami byli pracownicy z naszych warsztatów.
Badania prowadzone w zakładzie kierowanym przez prof. M. Subotowicza dotyczą przede wszystkim fizyki ciała stałego. Implantator jest tu stosowany do domieszkowania półprzewodników, wytwarzania złącz p—n, utwardzania warstwy wierzchniej metali oraz do badań oddziaływań wiązki jonowej z siecią krystaliczną.
Dotychczas w Zakładzie przy użyciu tego urządzenia implantowano różne jony do różnych tarcz w ciągu ok. 1500 godzin dla zespołów naukowych w takich ośrodkach, jak:
Instytut Badań Jądrowych w Świerku, Instytut Teleradiotechniczny w Warszawie, Insty
tut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Wojskowa Akademia Techniczna, Poli
technika Warszawska, Centrum Badań Kosmicznych, Instytut Łączności w Warszawie, a także Uniwersytet Wileński.
Na szczególną uwagę zasługują wytwarzane złącza p—n do opracowanych w tym zakła
dzie diod elektroluminescencyjnych na długość fali 0,9+1,3 jim do światłowodów dla celów telekomunikacji. Innym sposobem wykorzystania złącz implantacyjnych p—n jest wytwarzanie elementów fotowoltaicznych dla Centrum Badań Kosmicznych w Warszawie.
ZAKŁAD FIZYKI STOSOWANEJ [69-78]
W kierowanym przeze mnie zakładzie prowadzę wraz z dr. Krzysztofem Bederskim oraz dr. Leszkiem Wójcikiem badania z zakresu jonizacji pojedynczej i wielokrotnej ato
mów oraz jonizacji połączonej zdysocjacją molekuł elektronami o energii 20 do lOOOeV.
Przekroje czynne na te procesy wyznaczamy przy użyciu cykloidalnego spektrometru mas z całkowitą transmisją jonów, który zbudowałem w r. 1967, a potem wraz ze współpra
cownikami stopniowo modernizowałem (ryc. 18). Zbadaliśmy m. in.: He, Ne, Ar, N2, O2, NO, N2O, CO, CO2, H2O, CHw. Z problematyką tą zapoznałem się bliżej podczas
6 Bogdan Adamczyk
rocznego pobytu (w г. 1965) w FOM — Instytucie Fizyki Atomowej i Molekularnej w Amsterdamie. Z ośrodkiem tym,kierowanym przez prof. J. Kistemakera, Instytut nasz utrzymuje bardzo bliskie kontakty'. Do tego Instytutu wyjeżdżali dr J. Zinkiewicz oraz dr J. Sielanko. W r. 1972 podczas powtórnego stażu prowadziłem tam badania nad reak
cjami jonowo-molekularnymi. W r. 1978 prof. J. Kistemaker otrzymał tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, co jeszcze bardziej zacieśniło kontakty pomiędzy obydwoma ośrodkami (ryc. 19). Obecnie w amsterdamskim instytu
cie przebywa na stażu dr K. Bederski.
Prowadzimy też badania nad jonizacją ujemną niektórych tlenków węgla i azotu, i to pod kątem zastosowania spektrometrii mas do detekcji gazów toksycznych w atmosferze.
W r. 1979 wraz z mgr. Tadeuszem Stańskim i mgr. Pawłem Pałczyńskim zbudowałem dwukanałowy cykloidalny spektrometr mas (ryc. 20). Głównym przeznaczeniem tego urządzenia jest badanie zjawisk jonizacyjnych w gazach (możliwość jednoczesnej detekcji dwóch rodzajów wiązek jonowych). Spektrometr został wyróżniony na I Konferencji Technologii Elektronowej w Karpaczu w r. 1979 nagrodą UNITRY. Przy użyciu tego spektrometru dr Bogusława Aramowicz prowadzi badania transportu gazu przez warstwy ziarna pszenicy. Badania te rozszerzone teraz zostają na transport wody w warstwie ziarna (użycie wody ciężkiej jako znaczonej). Badania omawianych problemów prowadzone są od wielu lat w ramach współpracy z Zakładem Agrofizyki PAN.
Magister Józef Dąbek przy użyciu spektrometru mas MX-1307 produkcji radzieckiej zakończył badania nad procesami desorpcji wody oraz innych lotnych składników z powierzchni blach duraluminiowych anodowanych, używanych do konstrukcji śmigłow
ców, a spajanych na drodze klejenia termoutwardzalnego. Badania te zlecone zostały Instytutowi przez WSK w Świdniku.
W Zakładzie opracowany został zupełnie nowy typ termoemisyjnego źródła jonów, tzw. źródło „ołówkowe” o dużej intensywności i bardzo długim nieprzerwanym czasie pracy. Obecnie mgr J. Dąbek pracuje nad przystosowaniem tego źródła do celów separa
cji i impalntacji.
ZAKOŃCZENIE
W artykule przedstawione zostały główne osiągnięcia lubelskiego ośrodka fizyki w zakresie spektrometrii mas; zawdzięczamy je wielkiej inwencji i pracy prof. W. Zuka.
W dniu 16 stycznia 1981 r. podczas uroczystości pogrzebowych przypadł mi obowią
zek pożegnania Profesora w imieniu Instytutu. Swojego wystąpienia nie zakończyłem słowami pożegnania. Bo jak mogłem żegnać Człowieka, który jednak z nami pozostał.
Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów w lubelskim ośrodku fizyki 7
WYKAZ NAJWAŻNIEJSZYCH PUBLIKACJI Z ZAKRESU SPEKTROMETRII MAS PRACOWNIKÓW LUBELSKIEGO OŚRODKA FIZYKI
1. W. Żuk: Badania nad zjawiskami jonizacyjnymi w spektrometrze masowym, Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, Lublin, sectio AA, vol. IV, 3, 67-110 (1949).
2. W. Żuk: Spektrometria masowa, PWN, Warszawa 1956.
3. B. Adamczyk, E. Chômiez, L. Gładyszewski, S. Hałas, C. Harańczyk, M. Kisielewicz, A. Latuszyński, J. Lis, D. Mączka, W. Rosiński, J. Sielanko, G. Skrzetuska-Matusie- wicz, J. Szaran, J. M. Zinkiewicz, W. Żuk: Spektrometria mas i elektromagnetyczna sepa
racja izotopów, pod red. W. Żuka, PWN, Warszawa 1980.
4. W. Żuk: Separatory elektromagnetyczne i ich zastosowanie w fizyce jądrowej, Nukleonika 3,5, 499-512(1958).
5. W. Żuk: Elektromagnetyczna separacja izotopów telluru, talu, ołowiu i bromu z trudnolotnych związków tych pierwiastków, Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, Lublin, sectio AA, vol. XII, 1,1-14,(1957).
6. W. Żuk, L. Gładyszewski, J. Zinkiewicz: An Isotopic Analysis of Potassium and Rubidium using a Thermal Ionization Source [Streszcz.j, 3 Arbeitstagung über Stabile Isotope von 28 Okto
ber bis 2 November 1963 in Leipzig, Leipzig 1963, 74.
7. W. Żuk, E. Chômiez: Die Massenspektren des Schwefelwasserstoffe und die Bestimmung der isotopen Zusammensetzung des Schwefels [Streszcz.], 3 Arbeitstagung über Stabile Isotope von 23 Oktober bis November 1963 in Leipzig, Leipzig 1963, 73.
8. W. Żuk, L. Gładyszewski, J. Zinkiewicz: An Isotopic Analysis of Potassium and Rubidium using a Thermal Ionization Source, Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, Lublin, sectio AA, vol. XVI, 15,131-138(1961).
9. W. Żuk: Badania nad oddziaływaniem jonów średnich energü z materią przy zastosowaniu elektromagnetycznych separatorów izotopów, Postępy Fizyki 6, 681-699 (1965).
10. W. Żuk, D. Mączka, J. Pomorski: Electromagnetic Isotope Separator at Lublin, Nudear Instruments and Methods 37, 249-258 (1965).
11. W. Żuk, L. Gładyszewski, J. Zinkiewicz: Die Isotopenanalyse an Kalium und Rubidium un
ter Verwendung einer Thermoionen quelle, 3 Arbeitstagung über Stabile Isotope, Leipzig 1963, Berlin 1965, 353-358. ,
12. W. Żuk, D. Mączka, J. Pomorski: Elektromagnetische Isotopentrennung Seltener Erdmetalle für kernspektroskopische Zweck, Isotopenpraxis 2,471 (1966).
13. J. M. Zinkiewicz: Determination of the Ionization Potential of Ca and Mg Atoms by the Surface Ionization Method using a Mass Spectrometr, Proc. XIV Colloquium Spectroscopicum Internationale, Debrecen 1967,1553-1560.
14. W. Żuk: Spektrometria mas i jej zastosowanie w fizyce atomu i jądra atomowego. Cząstki elemen
tarne, jądro atomowe, promieniotwórczość, Warszawa 1967, 265-309.
15. W. Żuk: Spektrometria mas i jej zastosowanie w fizyce, Postępy Techniki Jądrowej 12, 2, 279-290(1968).
16. W. Żuk, E. Chômiez, S. Hałas, J. Siwiec: Isotope Abundance Variation of Sulphur from Polish Ores, Proceedings of the International Conference on the Mass Spectroscopy, Kyoto 1969,1291-1295.
17. W. Żuk, S. Hałas, J. Lis, J. Siwiec: The Isotope Compisition of Native Sulphur from Polish Ores, 6 Arbeitstagx-ung über Stabile Isotopic, Lipsk 1969, 22.
18. W. Żuk, D. Mączka: A New Construction of the Sputtering Ion Source for the Isotope Separa
tion of Non-volative.Elements, [w:] International Conference on Electromagnetic Isotope Sepa
rators and the Techniques of their Applications, Marburg 7-10 X 1970, Marburg 1970', 433-439.
19. W. Żuk: Obszar małej stabilności jąder i zagadnienie elektromagnetycznej separacji izotopów na wiązce, Postępy Fizyki 21,4,471-497 (1970).
20. W. Żuk, J. Szaran, S. Hałas, J. Lis: Izotopnyj sostaw sojedinienij siery, rastwońonnych w wo
dach niekotorych minieral’nych istocznikow Pol’szy. IV W'siesojuznyj Simpozium po Gieochimii Stabil’nych Izotopow 26 -29 IX 1972. Tiezisy dokładow, Moskwa 1972, 94-95.
8 Bogdan Adamczyk
21. W. Żuk, D. Mączka, A. Wasiak: Formation of Multiply Charged ions in Arc Discharge of Magnetron Source, [w:] Proceedings of 8th International EMIS Conference on Low Energy Ion Accelerators and Mors Separators Skovde Sweden 12—15 VI 1973, Goteborg 1973, 168—173.
22. J. Dowgiałło, S. Hałas, J. Lis, J. Szatan, W. Żuk: The Isotopic Composition of Carbon and the Origin of CO, in Some Sudetic Acidulous Waters, Bulletin de 1’Academie Polonaise des Sciences Ser. Terre 21, 2, 89-97 (1973).
23. A. Latuszyński, К. Zubier, J. Zubier, A. W. Potiempa, W. Żuk: Mietodika połuczenija brttkożywuszuich sieparirowannych izotopow riedkozienrieTnych elementów, Dubna. Objed.
Inst. Jadierr issied. 1973,8° 23 s. Prieprint 6-7469.
24. J. Sielanko, H. van Dop, J. Los, J. Kistemaker: An Alternative Method for Potential — Parameter Determination from High-Energy Elastic Scattering, Physica 70, 591-597 (1973).
25. J. M. Zinkiewicz: Wyznaczanie wieku bezwzględnego skał metodą rubidowo-strontową, Przeg
ląd Geologiczny 5 , 251-254 (1973).
26. W. Rosiński, W. Żuk, J. Pomorski, J. Próchniak, M. Zielińska: Electrical Properties of Si Implanted with Boron and Phosphorus, International Conference on Ion Implantation in Semiconductors, Lublin 9—12 X 1974. Abstracts, Lublin 1974,13.
27. W. Żuk, D. Bazyluk, W. Rosiński, E. Tarnowska: Influence of the Radiation Damage on the Diffusion Extension of the Distribution Range P Ions Implanted GaAs. International Conferen
ce on Ion Implantation in Semiconductors, Lublin 9-12 X 1974. Abstarcts, Lublin 1974, 36.
32
28. W. Żuk: Interaction of Ions of Middie Energy with Solid State Targets. International Conference on Ion Implantation in Semiconductors, Lublin 9-12 X 1974, Proceedings 1, Świerk 1974.1-29.
29. W. Żuk, S. Hałas, J. Lis, J. Szaran: Issledowanije processow izotopnogo razdielenija siery miestorożdienija Tarnobrzeg. V Wsiesojuznyj Simpozium po Gieochimii Stabil’nych Izotopow.
Moskwa 30 IX - 3 X 1974. Tiezisy dokładow, Moskwa 1974, 58-59.
30. A. Latuszyński, K. Zuber, J. Zuber, A. Potempa, W. Żuk: Method of Electromagnetic Separation of Radioactive Isotopes of Rare-earth Elements Directly from Targets, Nuclear Instrumentsand Method 120, 321—328 (1974).
31. D. Mączka, A. Latuszyński, W. Żuk: Investigation of Atom Thermoionization in an Ion Source, Nukleonika 20, 6,549-556 (1975).
32. J. J. Głogoczowski, S. Hałas, W. Żuk: Die Isotopenzusammensetzung des Kohlenstoffs und Schwefels von Erdölen und disperser Bitumina im Zechstein des polonischen Tieflandes.
Arbeitstagung .Jsotope in der Natur” vom 22-26 September 1975 in Gera. Zusammenfassungen der Vorträge, Leipzig 1975,47.
33. J. Sielanko, J. Meldizon, W. Szyszko, D. Bazyluk, W. Żuk: The Use of the Atomic Bom
bardment Removal Technique for the Study of Electrical Properties of Silicon, Implanted with Boron and Phosphorus. International Conference on Ion Implantation in Semiconductors, Budapest 23-25 X 1975, Budapest 1976, 349-358.
34. M. Kisielewicz, A. Latuszyński, W. Żuk, B. P. Osipienko: Wniedrienjje tiażołych ionow w monokristałły kriemnjja, Fizika Twiordogo Tieła 17,4,1080—1084 (1975).
35. W. Żuk, M. Kisielewicz, J. Kryłow, J. Pomorski, J. Próchniak, M Zielińska-Szot: The Distribution of P Atoms Implanted in SiO2 + Si System. International Conference on Ion Implan
tation in Semiconductors, Budapest 23-25 X 1975, Budapest 1976,580—587. ,
36. M. Kisielewicz, W. Żuk, A. Latuszyński: Electronic Stopping Cross Section for Energetic Heavy Ions in Silicon. International Conference on Ion Implantation in Semiconductors, Buda
pest 23-25 X 1975, Budapest 1976, 36-40.
37. W. Żuk, D. Bazyluk: The Influence of the Radiation Damage on the Diffusion of P and Kr Atoms Implanted in GaAs Monocrystals. Inteixnational Conference on Radiation Effects in Semiconductors. Dubrovnik 6—9 IX 1976. Abstracts P2, Dubrovnik 1976,1 —2.
38. J. Szaran, W. Żuk, E. Wawak: Raspriedielenije izotopow ugleroda w sistiemie CO2 gaz-CO2 roztwor. VI Wsiesojuznyj Simpozium po Stabil’nym Izotopam w Geochimii, Moskwa 20-23 IX
1976. Tiezisy dokładow, Moskwa 1976, 248-249.
39. J. Sielanko, J. Kryłow, M. Sowa, W. Żuk: Diffusion of Phosphorus Implanted in Poli- crystalline Silicon. International Conference on Ion Implantation in Semiconductors, Reinhards- brunn 23-29 X 1977. Abstracts, Reinhardsbrunn 1977, 21.
Ryc. 3. Inauguracja roku akademickiego 1964/1965 w Uniwersytecie Marii Curie- -Skłodowskiej. Otwarcia dokonuje rektor, prof, dr hab. G. L. Seidler; pierwszy
z lewej prof, dr W. Żuk — prorektor Uczelni do spraw nauki
Ryc. 4. Profesor W. Żuk — przewodniczący Oddziału Lubelskiego Polskiego Towa
rzystwa Fizycznego (trzeci z prawej strony) w rozmowie z prof. W. Rubinowiczem, przewodniczącym Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Fizycznego, podczas bankietu z okazji XX Zjazdu Polskiego Towarzystwa Fizycznego w Lublinie w r. 1967
Ryc. 5. I Konferencja Technologii Elektronowej, Wrocław—Karpacz 1980; prof.
W. Żuk ze swoim bliskim współpracownikiem dr. D. Mączką podczas zwiedzania Instytutu Technologii Elektronowej Politechniki Wrocławskiej
Ryc. 6. Zespół budynków Instytutu Fizyki UMCS
Ryc. 7. Jedno ze stanowisk warsztatu mechanicznego Instytutu; stoją od lewej mistrzowie: S. Bronisz (kierownik warsztatu), T. Kopyść, D. Puliński
Rye. 8. Warsztat elektroniczny; w środku stoi kierownik warsztatu inż. J. Siewielec
Ryc. 9. W warsztacie szklarskim; przy pracy technik S. Stępniewski
Ryc. 10. Pierwszy w kraju spektrometr mas
Ryc. 11. Drugi spektrometr mas zbudowany przez prof. W. Żuka i współpracowni ków; przy spektrometrze jego współtwórca, dr L. Gładyszewski
Ryc. 12. W pracowni analiz izotopowych; przy spektrometrze MI-1305 mgr W. Wołącewicz
Ryc. 13. W pracowni oznaczania wieku bezwzględnego skał; przy spektrometrze MI-1201 dr J. Zinkiewicz (z prawej) i mgr L. Głusiec
Ryc. 14. Pierwszy w kraju elektromagnetyczny separator izotopów
Ryc. 15. W pracowni badań poimplantacyjnych; przy „sputronie” — urządzeniu do zdejmowania warstw z implantowanych próbek — jego konstruktor dr J. Sielanko
Ryc. 16. Implantator jonów o energii do 350 eV; przy pulpicie sterowniczym mgr J. Ciemniewski
Ryc. 17. W pracowni implantacji jonów Zakładu Fizyki Doświadczalnej IF; przy implantatorze jonów o energii do 200 keV stoją jego główni współtwórcy: prof.
M. Subotowicz i dr K. Paprocki
Rye. 18. Pracownia spektrometrii mas w Zakładzie Fizyki Stosowanej Instytutu Fizyki; cykloidalny spektrometr mas do badań jonizacji gazów elektronami o energii
104-1000 eV; przy spektrometrze autor i dr L. Wójcik
Ryc. 19. Uroczystość nadania Profesorowi J. Kistemakerowi, dyrektorowi Instytutu Fizyki Atomowej i Molekularnej w Amsterdamie, doktoratu honoris causa Uniwer
sytetu Marii Curie-Skłodowskiej (23 X 1978 r.); stoją od lewej: rektor prof. W. Skrzy
dło, prorektor doc. Z. Ilczuk, przewodniczący Rady Zakładowej dr R. Mroczkowski, dziekan Wydziału Mat.-Fiz.-Chem. doc. E. Złotkiewicz, prof. J. Kistemaker, autor
Ryc. 20. Dwukanałowy cykloidalny spektrometr mas do badania zjawisk joniza
cyjnych w gazach, a również procesów dyfuzyjnych w materiale biologicznym
Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów w lubelskim ośrodku fizyki 9
40. J. J. Głogoczowski, S. Hałas, W. Żuk: Skład izotopowy węgla i siarki rop naftowych i bitu
minów rozproszonych w utworach cechsztyńskich Niżu Polskiego, Nafta 33, 5 148-152 (1977).
41. M. Kisielewicz: Calculation of Ranges of Heavy Ions Implanted with Low Energy into Si and Al. Proc. Int. Conf. Ion Implantation in Semiconductors, Reinhardsbrunn 1977,1-5.
42. J. J. Głogoczowski, T. Karpiński, J. Strzetelski, W. Żuk: Związki genetyczne między ropą naftową, gazem ziemnym i substancją organiczną, rozproszoną w utworach permu Mono- kliny Przedsudeckiej, Nafta 33,2, 37—42 (1977).
43. J. Sielanko, I. Kryłow, M. Sowa,W. Żuk: Diffusion of Phosphorus implanted in Polycrys
talline Silicon. International Conference on Ion Implantation in Semiconductors, Reinhardsbrunn 23-29 X 1977. Proceedings, P. 1, Rossendorf bei Dresden 1978,186-194.
44. D. Mączka, W. Żuk, I. I. Gromova: Influence of Gas Pressure on the Charge Composition of the Ion Beam Emited by Magnetron Ion Source, Nukleonika 23,9, 893—901 (1978).
45. D. Mączka, I. I. Gromova, W. Żuk: An Investigation of the Penning Phenomenon in the Plasma of a Magnetron Ion Source, Nuclear Instruments and Methods 157, 483—486 (1978).
46. J. J. Głogoczowski, S. Hałas, W. Żuk: Die isotope Zusammensetzung des Kohlenstoffs und Schwefels von Erdölen und der im Zechstein des Polnischen Tieflandes dispergierten Bitumina, Prace Vyzkumneho Ustavu Geologickeho Inzenyrstvi 35,1A, 215 —228 (1978).
47. 1. Szaran, W. Żuk, 1. Serafin: Carbon Isotope Fraction in the Isotopic Exchange Reaction between Gaseous Carbon Dioxide and Bicarbonate Ion. 2 Arbeitstagung „Isotope in der Natur”
vom 5-9 November 1979 in Leipzig. Bd 1: Zusammenfassungen der Vorträge, Leipzig 1979, 17-19.
48. W. Żuk, D. Mączka, A. Latuszyński, A. Wasiak:Implantation with Radioactive Isotope Ions Xe, Kr, P, Nukleonika 24, 3, 203-211 (1979).
49. M. Kisielewicz, M. Zielińska-Szot, W. Żuk: Ion Implantation of Impurities into Polycrys
talline Silicon, Acta Physica Polonica A56,5, 609-618 (1979).
50. S. Hałas, J. Lis, J. Szaran, A. Trembaczowski, W. Wołącewicz, W. Żuk: Skład izotopo
wy węgla i tlenu wapieni z Wyżyny Lubelskiej, Przegląd Geologiczny 3,162-163 (1979).
51. A. Trembaczowski, J. Lis, J. Szaran. W. Żuk: Sulfur and Oxygen Isotopic Composition in the Sulfate Ion of Several Ground Wafers of the Lublin District Isotopenkoloquium, Frei
berg ’79. Kurzenreferate, Freiberg 1979,69-71.
52. W. Żuk, J. Sielanko: Damage Production in Si Single Crystals during Sputtering by Kr* Ions.
Proc. Int. Conf, on Radiation Physics of Semiconductors and Related Materials, Tbilisi, Sept.
13-19, 1979.
53. L. Gładyszewski, A. Nagajewicz: Fractionation Effect in Thermionic Emission of Lithium Isotopes. Isotopenpraxis.B. 15.4, Berlin 1979,104-105.
54. L. Gładyszewski: Investigation of the Distribution of Thermal Emission of Ion Pulses Ampli
tudes. Surface Research, III, Acta Universitatis Wratislaviensis 1979,121 —128.
55. F. Pazdur, R. Awsiuk, A. Bluszcz, S. Hałas, A. Pazdur, A. Walanus, A. Zastawny:
Preliminary Results of the Study of Isotopic Fractionation during Chemical Purification of Carbon Dioxide for Radiocarbon Dating, Radiochem, Radioanal, Lett. 39, 157-168 (1979).
56. J. Szaran, W. Żuk: Experimental Investigation of Kinetics and Equilibrium of Carbon Isotopic Exchange Reaction in the System HCO-CO. ZFI-Mitteilungen 29, Leipzig 1980,48-56.
57. S. Hałas, Z. Skorzyński: An Inexpensive Device for Digital Measurement of Isotopic Ratio, J. Phys. E: Sd. Instrum. 13, 346-349 (1980).
58. S. Hałas, J. Lis: Carbon Isotopes Fractionation in Closed and Open Systems CO,-H,CO,- -СО,—CO J': Application to Sampling for Studies of Derivation of Carbon Dioxide in Mineral Waters. IFJ-Mitteilungen 29, Leipzig 1980, 57.-68.
59. J. Lis, S. Hałas: Preliminary Results of Stable Carbon Isotopes Studies in Sudetic and Carpa- tian Mineral Waters, ZFJ-Mitteilungen 29, Leipzig 1980, 837-841.
60. J. Sielanko: Yudin’s Approximation of Nuclear Stopping Power in the Sputtering Yield Calcu
lations. Acta Phys. Polonica A58, 837-841 (1980).
61. D. Mączka, A. Meldizon, W. Żuk: Measurements of Efficiency of a Separator Ion Source with Perming Ionization, J. Phys. D: Appl. Phys. 13, L185 (1980).
10 Bogdan Adamczyk
62. D. Mączka, A. Meldizon, W. Żuk, A. Lat uszy ński: Penning Ionization in a Plasma Ion Source, Nud. Instr. Meth. 186,335-342 (1981).
63. S. Hałas, W. Wołącewicz: A New Method of Extraction of SO, from Sulfates for Isotopic Analysis, Anal. Chem. 53, 686-689 (1981).
64. M. Kisielewicz: The Enhancement of the anodization of Ion Implanted Silicon and its Novel Application, Rad. Effect Letters 3—4,109—114 (1981).
65. M. Kisielewicz, C. Wagner: Determination of the Radiation Damage in Arsenic-Implanted Silicon by Profiling the Oxide Growth Rate, Thin Solid Films 85, 1 —6 (1981).
66. M. Subotowicz, K. Paprocki, M. Jałochowski, P. Mikołajczak: Ion Accelerator of Inter
mediate Energies 120-150 keV. Proc, of the Intern. Conf, on the Equipment for Ion Beam Applications to Materials, Smolenice, October 20-22, Smolenice 1975, 27-34.
67. I. Bryłowska, M. Subotowicz, K. Paprocki, H. Derewiecki: Doping Profiles from the Capacity-Voltage (C-V) Characteristics of the [111] Si(p) Single Crystals Doped by the In* Ion Implantation, Radiation Effects 47,163—167 (1980).
68. K. Paprocki, M. Jałochowski, K. Mojejko, M. Subotowicz: Recrystallization Processes in SnTe thin Films Implanted with the Nobel Gas Ions (Kr, Xe), Radiation Effects 49, 17-21 (1980).
69. B. Adamczyk, A. J. H. Boerboom, J. Kistemaker: A Mass Spectrometer for Continuous Analysis of Gaseous Compounds Excreted by Human Skin, J. Appl. Physiology 21, 5,1903-1906 (1966).
70. B. L. Schramm, B. Adamczyk, A. J. H. Boerboom: A Cycloidal Mass Spectrometer with 100% Collection Efficiency, J. Scient. Instr. 43, 638-640 (1966).
71. B. Adamczyk, A. J. H. Boerboom, B. L. Schramm, J. Kistemaker: Partial Ionization Cross Sections of He, Ne, H, and CH4 for Electrons from 20 to 500 eV, J. Chem. Phys. 44, 4640^*642(1966).
72. B. Adamczyk, A. J. H. Boerboom, M. Lukasiewicz: Partial Ionization Cross Sections of Carbon Dioxide by Electrons (25-600 keV), Int. J. Mass Spectr. Ion Phys. 9, 407-412 (1972).
73. S. Hałas, В. Adamczyk: Cross Sections for the Production of NJ, N* and N|+ from Nitrogen by Electrons in the Energy Range 16—600 eV, Int. J. Mass Spectr. Ion Phys. 10, 157—160 (1972/1973).
74. B. Adamczyk, A. J. H. Boerboom, A. E. de Vries: Second Order Pressure Dependence of Fragment Peaks in the Mass Spectra of Water, Methane and Carbon Dioxide, Int. J. Mass Spectr.
Ion Phys. 12, 314-315 (1973).
75. B. Adamczyk, A. J. H. Boerboom, J. Kistemaker: Mass Spectrome trie Study of the Dyna
mics of Gas Transport through Human Skin to the Lungs, J. Appl. Physiol. 34,5,718-721 (1973).
76. K. Bederski, L. Wójcik, В. Adamczyk: Ionization of Ammonia by Electron Impact at 25- 1000 eV, Int. J. Mass Spectr. Ion Phys. 35,171-178 (1980).
77. B. Adamczyk, B. At amowicz, K. Bederski, L. Wójcik: „Pencil”-Type Thermoemission Ion Source. Proc. 8® Int. Mass Spectrometry Conference. Oslo-Norway, August 12-18, 1979, Advances in mass Spectrometry, 8, Heyden and Son LTD, London 1980,1798-1799.
78. B. Adamczyk, В. A r amowicz: The Effect of Some Factors on the Diffusion Properties of Wheat Grain. Proc. 2n^ Int. Conference on Physical Properties o? Agricultural Materials and their Influence on Technological Processes, Givdollö, Hungary 26-28 August 84, 1-7 (1980).
РЕЗЮМЕ
В данной работе представлены результаты исследований, проведенных в Институте Физики Университета им. Марии Склодовской-Кюри над спектрометрией масс, электромагнитной сепарацией изотопов, и над имплантацией ионов. Исследования начал и руководил ими про
фессор др Влоджимеж Жук. В Люблинском центре спектрометрия масс исследовалась в соче
тании с такими дисциплинами науки как: ядерная физика, физика твердого тела, атомная
Spektrometria mas i elektromagnetyczna separacja izotopów w lubelskim ośrodku fizyki 11
и молекулярная физика, физика плазмы, геология, химия, агрофизика, биология, медицина и физика металлов. В Люблинском центре построено несколько спектрометров масс, а также 3 электромагнитных сепаратора изотопов, исполняющих роль имплантаторов ионов.
SUMMARY
The author presents the results of investigations in the field of mass spectrometry, electromagnetic isotopes separation and ion implantation in the Institute of Physic of Maria Curie-Skłodowska Univer
sity. The creator and leader of these investigations was Prof. Dr. W. Żuk. Lublin mass spectrometry cooperates with such disciplines as nuclear physics, state solid physics, atom and molecular physics, plasma physics, chemistry, geology, agrophysics, biology, medicine and technology of metals. In the Lublin centre several mass spectrometers and three electromagnetic separators of isotopes (ion implan- tators) have been built.
Złożono w Redakcji 25 III 1982 roku.
